[發明專利]一種摻雜Cu，Ni，Al的復合尖晶石型催化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110386296.5
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113209972B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 常杰;鄒子懿;付嚴
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;C10G3/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 饒周全

本發明屬于生物油脂加氫領域，公開了一種摻雜Cu，Ni，Al的復合尖晶石型催化劑及其制備方法與應用。該方法利用硝酸鋁，硝酸銅和硝酸鎳的水合物，通過溶膠凝膠法制備了一系列復合尖晶石材料，并將其應用在生物質的催化加氫上表現出了優異的性能。在氫氣氛圍中，將油脂，催化劑和正己烷加入高壓反應釜中，進行催化反應。本發明中復合尖晶石催化劑具有兩種金屬的特點，并具有較高的比表面積，加氫后直鏈烷烴的轉化率高達100％。

技術領域

本發明屬于生物油脂加氫領域，具體涉及一種摻雜Cu，Ni，Al的復合尖晶石型催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

在各類碳源中，生物質具有來源廣泛可再生的特點，也是代替化石能源的最佳選擇。通過一定的方法處理生物質資源，不僅可以生產可以作為燃料的生物柴油，還可以作為一些高附加值化工產品的原料。生物柴油一般是以動植物油作為原料制備而成，動植物油的主要成分為甘油三酯，由于其化學結構式類似于柴油的長鏈烷烴，經過加工后得到的生物柴油性能與石油基柴油較為接近。目前的研究主要有將菜籽油、椰子油、微藻油、棕櫚油、葵花籽油等油轉化為生物柴油，但是利用食用油脂加氫制備生物柴油資源利用率較低，使用廢棄油脂轉化則是更好的選擇。

醬油渣是生產醬油產生的廢棄物，其中富含大量油脂等物質，可以被提取用于制作生物柴油等高附加值的產品，但是由于醬油的生產過程中會經歷發酵等過程，導致其內部含有的油脂會變質水解。通過分析可以看出醬油渣中的油脂具有更多的酸值和過氧化值，已經不適合加工為食用油，所以可以作為制作生物燃料的原料。

生物柴油源自于生物質，具有有含硫量低的優點，并且由于生物質是由植物固定大氣中的碳元素得來的，所以使用生物質生產的物質并不會造成大氣中的二氧化碳增加，可以達到碳中和，對于環境更加友好。在催化劑的選擇上也更加傾向于選用不含硫的催化劑，并且為了減少催化劑的生產成本，選用非貴金屬制備催化劑是較好的選擇。尖晶石型催化劑具有制作簡單，機械強度高，熱穩定性好的優點。Guangci Li等人使用Ni負載的ZnAl₂O₄催化C18脂肪酸轉化為直鏈烷烴，在280℃，2.5MPa氫氣壓力下，反應6小時可以獲得98％以上的轉化率。Atthapon Srifa等人合成了NiAl₂O₄用于催化橄欖油的加氫，并在不同溫度下對催化劑進行了還原，發現在923K時再生的NiAl₂O₄催化劑具有更好的轉化率，連續進行24h反應催化活性也保持穩定。尖晶石主要有兩種金屬組成，然而摻雜其他金屬制成復合尖晶石，并將其用于油脂加氫的研究鮮有報道。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的首要目的在于提供一種摻雜Cu，Ni，Al的復合尖晶石型催化劑的制備方法；

本發明另一目的在于提供上述方法制備得到的摻雜Cu，Ni，Al的復合尖晶石型催化劑；

本發明再一目的在于提供上述摻雜Cu，Ni，Al的復合尖晶石型催化劑在催化油脂制備烴類化合物中的應用。

本發明技術方案如下：

一種制備摻雜Cu，Ni，Al的復合尖晶石型催化劑的方法，包括以下步驟：

(一)將Ni(NO₃)₂·6H₂O，Cu(NO₃)₂·6H₂O和Al(NO₃)₃·9H₂O加水攪拌溶解，之后加入檸檬酸，攪拌至溶液澄清；

(二)將步驟(一)所得溶液去除水分，得到藍綠色凝膠，干燥后研磨，最終得到藍綠色粉末；

(三)將步驟(二)得到的粉末焙燒，最終得到藍綠色晶體即為摻雜Cu，Ni，Al的復合尖晶石催化劑。